JP2013240258A - 電動車両の制振制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ピッチング運動に起因する車両振動を抑制する。
【解決手段】車両情報に基づいてモータトルク指令値（第１のトルク指令値）を設定し、駆動輪につながるモータのトルクを制御する機能を有する電動車両の制振制御装置は、モータトルク指令値に対して、車両のピッチング運動に起因する車両振動を抑制するためのフィルタリング処理を施し、車両振動を抑制するためのフィルタリング処理が施されたモータトルク指令値（第２のトルク指令値）に従って、モータトルクを制御する。フィルタリング処理では、ピッチング運動の中央位置から乗員の身体の一部までの距離に基づいたフィルタを用いる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電動車両の制振制御装置に関する。

従来、アクセル開度や車速などから算出される駆動モータの駆動トルク要求値に対して、車両のトルク伝達系の固有振動周波数成分を除去又は低減するフィルタリング処理を行って駆動トルク目標値を算出し、駆動モータのトルクが駆動トルク目標値に一致するように、駆動モータの電流を制御する電気自動車のモータ制御装置が知られている（特許文献１参照）。

また、特許文献２に記載の車両の制振制御装置では、例えば特許文献１に記載の方法により決定した駆動トルク目標値に対して、駆動トルク目標値からモータ特性モデルを考慮して算出されるモータ回転速度推定値と実モータ回転速度との偏差を、駆動力伝達系の固有振動周波数を中心周波数とするバンドパスフィルタとモータ特性モデルの逆系で構成されたフィルタに通して算出したトルク指令値を加えることによって、最終駆動トルク目標値を算出している。これにより、道路勾配やトルク伝達系の外乱やモータ特性モデル誤差などによる影響を除去し、かつ、車両のトルク伝達系の固有振動周波数成分を除去または低減することにより、制振効果と急峻なトルクの立ち上がりを両立することができる。

特開２００１−４５６１３号公報 特開２００３−９５６６号公報

しかしながら、特許文献１および２に記載の制御装置において、車両の出力軸トルクを急峻に立ち上げた場合、固有振動数が１〜２Ｈｚ程度のピッチング運動に起因する振動を励起してしまう場合がある。ピッチング運動に起因する振動は、駆動軸トルクやモータ回転速度にその振動成分が発生しないので、特許文献１や２に記載の制御装置では除去することができない。

本発明は、ピッチング運動に起因する車両振動を抑制することを目的とする。

本発明による電動車両の制振制御装置は、モータトルク指令値に対して、車両のピッチング運動に起因する車両振動を抑制するためのフィルタリング処理を施し、フィルタリング処理が施されたモータトルク指令値に従って、モータトルクを制御する。フィルタリング処理では、ピッチング運動の中央位置から乗員の身体の一部までの距離に基づいたフィルタを用いる。

本発明によれば、ピッチング運動の中央位置から乗員の身体の一部までの距離に基づいて、車両のピッチング運動に起因する車両振動を効果的に抑制することができる。

図１は、一実施の形態における電動車両の制振制御装置を備えた電気自動車の主要構成を示すブロック図である。 図２は、電動モータコントローラによって行われるモータ電流制御の処理の流れを示すフローチャートである。 図３は、アクセル開度−トルクテーブルの一例を示す図である。 図４は、特開２００３−９５６６号公報に記載の方法により、第２のトルク指令値Ｔｍ２^＊、およびモータ回転速度ωｍに基づいて、第３のトルク指令値Ｔｍ３^＊を算出する処理を行うための制御ブロック図である。 図５は、ピッチング運動に起因する車両振動を抑制するためのフィルタ処理の詳細について説明するための図である。 図６は、一実施の形態における電動車両の制振制御装置による制御結果の一例を示す図である。 図７は、特開２００３−９５６６号公報に記載の制御装置による制御結果の一例を示す図である。 図８は、第２の実施形態における電動車両の制振制御装置において、電動モータコントローラによって行われるモータ電流制御の処理の流れを示すフローチャートである。 図９は、車両振動抑制フィルタＨ_λのゲイン線図である。 図１０は、第１〜第３の実施形態における電動車両の制振制御装置による制御結果について説明するための図である。

＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態における電動車両の制振制御装置を備えた電気自動車の主要構成を示すブロック図である。本発明の電動車両の制振制御装置は、車両の駆動源の一部または全部として電動モータを備え、電動モータの駆動力により走行可能な電動車両に適用可能であり、電気自動車だけでなく、ハイブリッド自動車や燃料電池自動車にも適用可能である。

電動モータコントローラ２は、車速Ｖ、アクセル開度θ、電動モータ（三相交流モータ）４の回転子位相α、電動モータ４の電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ等の車両状態を示す信号をデジタル信号として入力し、入力された信号に基づいて、電動モータ４を制御するためのＰＷＭ信号を生成する。また、生成したＰＷＭ信号に応じてインバータ３の駆動信号を生成する。

インバータ３は、例えば、各相ごとに２個のスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴやＭＯＳ−ＦＥＴ等のパワー半導体素子）を備え、駆動信号に応じてスイッチング素子をオン／オフすることにより、バッテリ１から供給される直流の電流を交流に変換し、電動モータ４に所望の電流を流す。

電動モータ４は、インバータ３から供給される交流電流により駆動力を発生し、減速機５および駆動軸８を介して、左右の駆動輪９ａ、９ｂに駆動力を伝達する。また、車両の走行時に駆動輪９ａ、９ｂに連れ回されて回転するときに、回生駆動力を発生させることで、車両の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。この場合、インバータ３は、電動モータ４の回生運転時に発生する交流電流を直流電流に変換して、バッテリ１に供給する。

電流センサ７は、電動モータ４に流れる３相交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを検出する。ただし、３相交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗの和は０であるため、任意の２相の電流を検出して、残りの１相の電流は演算により求めてもよい。

回転センサ６は、例えば、レゾルバやエンコーダであり、電動モータ４の回転子位相αを検出する。

距離センサ１０は、後述する距離Ｈｓを検出する。

図２は、電動モータコントローラ２によって行われるモータ電流制御の処理の流れを示すフローチャートである。

ステップＳ２０１では、車両状態を示す信号を入力する。ここでは、車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）、アクセル開度θ（％）、電動モータ４の回転子位相α（ｒａｄ）、電動モータ４の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）、電動モータ４に流れる三相交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ、バッテリ１とインバータ３間の直流電圧値Ｖｄｃ（Ｖ）、ピッチセンターからＧ変動を打ち消したい乗員の身体の一部のポイントまでの距離Ｈｓを入力する。ピッチセンターとは、車両が前後に振動する（揺れる）ピッチング運動の中央位置（車両重心）である。

車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）は、図示しない車速センサや、図示しないブレーキコントローラ等の他のコントローラより通信にて取得する。または、モータ回転速度ωｍにタイヤ動半径Ｒを乗算し、ファイナルギアのギア比で除算することにより車速ｖ（ｍ／ｓ）を求め、３６００／１０００を乗算することにより単位変換して、車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）を求める。

アクセル開度θ（％）は、図示しないアクセル開度センサから取得するか、図示しない車両コントローラ等の他のコントローラから通信にて取得する。

電動モータ４の回転子位相α（ｒａｄ）は、回転センサ６から取得する。電動モータ４の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）は、回転子の角速度ω（電気角）を電動モータ４の極対数で除算して、電動モータ４の機械的な角速度であるモータ回転速度ωｍ（ｒａｄ／ｓ）を求め、求めたモータ回転速度ωｍに６０／（２π）を乗算することによって求める。回転子の角速度ωは、回転子位相αを微分することによって求める。

電動モータ４に流れる電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ（Ａ）は、電流センサ７から取得する。

直流電圧値Ｖｄｃ（Ｖ）は、バッテリ１とインバータ３間の直流電源ラインに設けられた電圧センサ（不図示）、または、図示しないバッテリコントローラから送信される電源電圧値から求める。

ピッチセンターからＧ変動を打ち消したい乗員の身体の一部のポイントまでの距離Ｈｓは、例えば、ピッチセンターから人が振動を最も感じやすい（振動を不快と感じる）とされる三半規管までの距離であり、距離センサ１０により検出する。距離センサ１０は、例えば、車室内に設置したカメラおよび画像処理装置により構成される。すなわち、車室内に設置したカメラにより撮像された画像に基づいて、画像処理装置が画像処理を行うことにより、距離Ｈｓを検出する。

また、距離センサ１０をルームミラーの角度を検出するセンサとすることもできる。すなわち、乗員は、自分の体格に応じてルームミラーを調整するため、距離センサ１０によって、ルームミラーの角度を検知して距離Ｈｓを推定する。さらに、距離センサ１０をシートポジションを検出するセンサとすることもできる。すなわち、乗員は、自分の体格に応じてシートポジションを調整するため、距離センサ１０によって、シートポジションの設定位置を検出して距離Ｈｓを算出するようにしてもよい。

ステップＳ２０２では、基本目標トルク指令値である第１のトルク指令値Ｔｍ１^＊を設定する。具体的には、ステップＳ２０１で入力されたアクセル開度θおよび車速Ｖに基づいて、図３に示すアクセル開度−トルクテーブルを参照することにより、第１のトルク指令値Ｔｍ１^＊を設定する。

ステップＳ２０３では、ステップＳ２０２で設定された第１のトルク指令値Ｔｍ１^＊に対して、ピッチング運動に起因する車両振動を抑制するためのフィルタ処理を行うことによって、第２のトルク指令値Ｔｍ２^＊を設定する。第２のトルク指令値Ｔｍ２^＊を設定する方法の詳細については、後述する。

ステップＳ２０４では、特開２００３−９５６６号公報に記載の方法により、ステップＳ２０３で設定した第２のトルク指令値Ｔｍ２^＊、およびモータ回転速度ωｍに基づいて、駆動軸トルクの応答を犠牲にすることなく、駆動力伝達系の振動（駆動軸８のねじり振動）を抑制する第３のトルク指令値Ｔｍ３^＊を算出する。より具体的には、特開２００３−９５６６号公報の制振制御装置において、制振制御部４が第１のトルク指令値Ｔｍ１^＊、およびモータ回転速度ωｍに基づいて、モータトルク指令値Ｔ’^＊を算出する方法を用いる。

図４は、特開２００３−９５６６号公報に記載の方法により、第２のトルク指令値Ｔｍ２^＊、およびモータ回転速度ωｍに基づいて、第３のトルク指令値Ｔｍ３^＊を算出する処理を行うための制御ブロック図である。

Ｇｍ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なる伝達特性を有する制御ブロック４００は、駆動力伝達系の振動を抑制するためのフィードフォワード制御を行う。すなわち、第２のトルク指令値Ｔｍ２^＊をＧｍ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なるフィルタに通すことにより、制振効果の高いトルク指令値を出力する。Ｇｐ（ｓ）は、車両へのトルク入力とモータ回転速度との間の伝達特性を示すモデルであり、Ｇｍ（ｓ）は、車両へのトルク入力とモータ回転速度の応答目標との間の伝達特性を示すモデル（理想モデル）である。

Ｇｐ（ｓ）なる伝達特性を有する制御ブロック４０１は、第３のトルク指令値Ｔｍ３^＊を入力して、モータ回転速度推定値を出力する。

減算器４０３は、制御ブロック４０１から出力されるモータ回転速度推定値と、モータ回転速度検出値との偏差を算出する。

制御ブロック４０２は、車両の伝達特性Ｇｐ（ｓ）の逆特性とバンドパスフィルタＨ（ｓ）からなるフィルタＨ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なる伝達特性を有し、モータ回転速度推定値とモータ回転速度検出値との偏差に基づいて、ねじり振動を抑制するためのフィードバック成分を算出する。Ｈ（ｓ）は、中心周波数が車両の駆動系のねじり共振周波数と一致しているバンドパスフィルタの特性を有する。

加算器４０４は、制御ブロック４００から出力されるトルク指令値と、制御ブロック４０２の出力値とを加算して、第３のトルク指令値Ｔｍ３^＊を算出する。

ステップＳ２０５では、ステップＳ２０４で算出した第３のトルク指令値Ｔｍ３^＊、モータ回転速度ωｍおよび直流電圧値Ｖｄｃに基づいて、ｄ軸電流目標値ｉｄ^＊、ｑ軸電流目標値ｉｑ^＊を求める。

ステップＳ２０６では、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑをそれぞれ、ステップＳ２０５で求めたｄ軸電流目標値ｉｄ^＊およびｑ軸電流目標値ｉｑ^＊と一致させるための電流制御を行う。このため、まず初めに、ステップＳ２０１で入力された三相交流電流値ｉｕ、ｉｖ、ｉｗと、電動モータ４の回転子位相αとに基づいて、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑを求める。続いて、ｄ軸、ｑ軸電流指令値ｉｄ^＊、ｉｑ^＊と、ｄ軸、ｑ軸電流ｉｄ、ｉｑとの偏差から、ｄ軸、ｑ軸電圧指令値ｖｄ、ｖｑを算出する。

次に、ｄ軸、ｑ軸電圧指令値ｖｄ、ｖｑと、電動モータ４の回転子位相αから、三相交流電圧指令値ｖｕ、ｖｖ、ｖｗを求める。そして、求めた三相交流電圧指令値ｖｕ、ｖｖ、ｖｗと直流電圧値Ｖｄｃから、ＰＷＭ信号ｔｕ（％）、ｔｖ（％）、ｔｗ（％）を求める。このようにして求めたＰＷＭ信号ｔｕ、ｔｖ、ｔｗにより、インバータ３のスイッチング素子を開閉することによって、電動モータ４をトルク指令値で指示された所望のトルクで駆動することができる。

図２のステップＳ２０３で行う、ピッチング運動に起因する車両振動を抑制するためのフィルタ処理の詳細について、図５を参照しながら説明する。

図５に示すＧ変動を打ち消したいポイント５１について、次式（１）が成り立つ。上述したように、Ｇ変動を打ち消したいポイント５１とは、例えば、乗員（ドライバ）の三半規管の位置である。

ただし、α_ｓはピッチセンター５２からＨｓ離れたポイントの加速度、αはピッチング運動を含まない車両前後加速度、Ｇは重力加速度、λはピッチング運動のピッチ角を表している。

ここで、λを微少とすると、次式（２）が成り立つ。

従って、ピッチセンターからＨｓ離れたポイントの加速度モデルは、次式（３）で表される。

図５より、車体がフロントサスペンションから受ける力Ｆ_Ｆ、および、リアサスペンションから受ける力Ｆ_Ｒはそれぞれ、次式（４）、（５）で表される。

ただし、Ｌ_Ｆ（Ｌ_Ｒ）は、ピッチセンター５２からフロント（リア）サスペンションまでの距離を、Ｋ_Ｆ（Ｋ_Ｒ）は、フロント（リア）サスペンションのばね係数を、Ｃ_Ｆ（Ｃ_Ｒ）は、フロント（リア）サスペンションのダンパ係数を、ｘはピッチング運動が無い状態におけるサスペンションの変位を表しており、次式（６）が成り立つ。

ここで、ピッチセンター周りのモーメントの関係より、次式（７）が成り立つ。

ただし、Ｉ_λはピッチング慣性、Ｆは駆動力、Ｈ_ｇはピッチセンター５２の地上からの高さを表している。

式（６）を式（７）に代入すると、ピッチング運動のモデルは、次式（８）で表される。

ただし、Ｃ_λ、Ｋ_λは、次式（９）にて表される。

式（８）の両辺をラプラス変換し、ピッチ角λから駆動力Ｆまでの伝達特性を求めると、次式（１０）となる。

式（３）の両辺をラプラス変換し車両質量Ｍを乗算すると、次式（１１）となる。

ここで、Ｍα＝Ｆが成り立つので、式（１０）、（１１）より、次式（１２）が成り立つ。

式（１２）は、駆動力Ｆから、ピッチセンター５２から距離Ｈｓ離れたポイント５１の加速度α_ｓへの伝達特性を表している。また、式（１２）は、１〜２Ｈｚの共振特性を有するため、次式（１３）で表されるフィルタＨ_λを追加し、共振特性を除去する。

ピッチング運動に起因する車両振動を抑制するためのフィルタＨ_λを示す式（１３）は、ステップ指令に対して、定常偏差が生じる。そこで、式（１３）で表される、ピッチング運動に起因する車両振動を抑制するためのフィルタＨ_λの数式モデルから定常項であるＭＧＨ_ｇを０とする（定常状態におけるフィルタゲインを１にする）。すなわち、ピッチング運動に起因する車両振動を抑制するための振動抑制フィルタを次式（１４）のように設計することにより、定常偏差を０にする。

図２のステップＳ２０３では、ステップＳ２０２で設定された第１のトルク指令値Ｔｍ１^＊に対して、式（１４）で表される振動抑制フィルタＨ_λを通すことによって、第２のトルク指令値Ｔｍ２^＊を設定する。

図６は、第１の実施形態における電動車両の制振制御装置による制御結果の一例を示す図である。図６では、上から順に、トルク指令値の時間変化、Ｇ変動を打ち消したいポイントの加速度の時間変化、ピッチング角の時間変化、駆動軸トルクの時間変化、モータ回転数の時間変化を示している。

停車状態から、時刻ｔ１でアクセルをステップ的に踏み込み、第１のトルク指令値Ｔｍ１^＊が急激に立ち上がった場合、ピッチング運動に起因する車両振動を抑制するためのフィルタ処理により、Ｇ変動を打ち消したいポイントの加速度は理想挙動通りに立ち上がる。さらに、図７を用いて説明する特開２００３−９５６６号公報に記載の制御装置では発生する１〜２Ｈｚ程度の振動が抑制され、滑らかな立ち上がりとなり、時刻ｔ２にはほぼ定常値に収束する。

図７は、特開２００３−９５６６号公報に記載の制御装置による制御結果の一例を示す図である。図６と同様、上から順に、トルク指令値の時間変化、Ｇ変動を打ち消したいポイントの加速度の時間変化、ピッチング角の時間変化、駆動軸トルクの時間変化、モータ回転数の時間変化を示している。

図７では、図６と同様、停車状態から、時刻ｔ１でアクセルをステップ的に踏み込み、基本目標トルク指令値が急激に立ち上がった場合の制御結果を示している。この場合、駆動力伝達系の振動を抑制するための制振制御により、基本目標トルク指令値に対して駆動力伝達系の振動周波数成分を抑制したトルク指令値にてモータを駆動することになり、駆動軸トルクがステップ的に振動無く立ち上がり、時刻ｔ２に至るまでに定常値にほぼ収束する。これに対し、Ｇ変動を打ち消したいポイントの加速度は、立ち上がり直後から時刻ｔ３にかけて、１〜２Ｈｚ程度の振動が残っている。

以上、第１の実施形態における電動車両の制振制御装置によれば、モータトルク指令値に対して、車両のピッチング運動に起因する車両振動を抑制するためのフィルタリング処理を施し、車両振動を抑制するためのフィルタリング処理が施されたモータトルク指令値に従って、モータトルクを制御する。フィルタリング処理では、ピッチング運動の中央位置から乗員の身体の一部までの距離に基づいたフィルタを用いる。これにより、乗員の身体の一部の位置において、車両のピッチング運動に起因する車両振動を効果的に抑制することができる。つまり、乗員が感じるショックや不快な振動を抑えることができ、急加速時にも滑らかな加速を実現することができる。

ピッチング運動の中央位置から乗員の身体の一部までの距離に基づいたフィルタは、乗員の身体の一部の位置において、車両のピッチング運動に起因する車両振動をモデル化したフィルタとしたので、加速特性に過度な遅れをきたすことなく、ピッチング運動に起因する車両振動を抑制することができる。また、アクセル踏み込み時の振動を低減することができ、スムーズな加速を実現することができる。

また、車両振動を抑制するためのフィルタリング処理が施されたモータトルク指令値に対して、駆動軸のねじり振動を抑制するためのフィルタリング処理を施し、駆動軸のねじり振動を抑制するためのフィルタリング処理が施されたモータトルク指令値に従って、モータトルクを制御する。ピッチング運動に起因する車両振動を抑制するためのフィルタリング処理を駆動軸のねじり振動を抑制するためのフィルタリング処理の後に行った場合、ねじり振動抑制制御で考慮している制御対象モデルと異なる応答となってしまう上、想定しているモータ回転数の応答と検出遅れ等の適合にズレが生じ、ねじり振動の抑制制御の性能が悪化する可能性がある。しかしながら、本実施形態のように、ピッチング運動を抑制するためのフィルタリング処理を、ねじり振動を抑制するためのフィルタリング処理の前に行うことにより、ねじり振動抑制制御の効果を残しつつ、ピッチング運動に起因する車両振動を抑制することができる。

また、車両のピッチング運動に起因する車両振動をモデル化したフィルタの数式モデルから定常項を除去することにより、モータトルク指令値と車両振動を抑制するフィルタリング処理後のトルク指令値に定常偏差を無くすことができる。例えば、車両振動抑制フィルタをオフからオンにする際に、乗員がトルクの目減りを感じることがある。しかし、車両振動抑制フィルタの定常項を意図的に除去することにより、上述したトルクの目減りを除去し、違和感の無い走行を実現することができる。また、定常項を除去することで、トルク指令値を所定の最大値まで指令できるようになり、モータ・インバータの最大定格出力を確実に出力することができる。

また、乗員の体格に応じて、ピッチング運動の中央位置から乗員の身体の一部までの距離を設定する。特に、ピッチング運動の中央位置から乗員の身体の一部までの距離をセンサによって検出するので、乗員ごとに適切な車両振動抑制制御を行うことができる。

さらに、ピッチング運動の中央位置からの距離を設定する乗員の身体の一部は、三半規管とすることにより、乗員が振動を最も感じやすいとされる位置において、車両のピッチング運動に起因する車両振動を抑制することができる。

＜第２の実施形態＞
図８は、第２の実施形態における電動車両の制振制御装置において、電動モータコントローラ２によって行われるモータ電流制御の処理の流れを示すフローチャートである。図２に示すフローチャートの処理と同じ処理を行うステップについては、同一の符号を付して詳しい説明は省略する。

ステップＳ２０３に続くステップＳ３０１では、ピッチング運動に起因する車両振動を抑制するためのフィルタＨ_λの高周波ゲインを低減する処理を行う。車両振動抑制フィルタＨ_λの高周波ゲインとは、ピッチセンター５２から距離Ｈｓ離れたポイント５１におけるバネ上振動の周波数よりも高い周波数帯域のゲインのことである。バネ上振動とは、車両の走行時に車輪に外力やトルクが作用して、その外力やトルクが車輪およびサスペンションを介して車体に伝わって車体に発生する固有振動数１〜２Ｈｚ程度の振動のことである。ステップＳ３０１では、具体的には、ステップＳ２０３で求めた第２のトルク指令値Ｔｍ２^＊に対して、車両振動抑制フィルタＨ_λの高周波ゲインを低減するための高周波ゲイン補償フィルタ処理を行うことによって、第４のトルク指令値Ｔｍ４^＊を算出する。高周波ゲイン補償フィルタ処理の詳細については後述する。

ステップＳ３０２では、特開２００３−９５６６号公報に記載の方法により、ステップＳ３０１で設定した第４のトルク指令値Ｔｍ４^＊、およびモータ回転速度ωｍに基づいて、駆動軸トルクの応答を犠牲にすることなく、駆動力伝達系の振動（駆動軸８のねじり振動）を抑制する第５のトルク指令値Ｔｍ５^＊を算出する。より具体的には、特開２００３−９５６６号公報の制振制御装置において、制振制御部４が第１のトルク指令値Ｔｍ１^＊、およびモータ回転速度ωｍに基づいて、モータトルク指令値Ｔ’^＊を算出する方法を用いる。

ステップＳ３０３では、ステップＳ３０２で算出した第５のトルク指令値Ｔｍ５^＊、モータ回転速度ωｍおよび直流電圧値Ｖｄｃに基づいて、ｄ軸電流目標値ｉｄ^＊、ｑ軸電流目標値ｉｑ^＊を求める。

ステップＳ２０６では、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑをそれぞれ、ステップＳ３０３で求めたｄ軸電流目標値ｉｄ^＊およびｑ軸電流目標値ｉｑ^＊と一致させるための電流制御を行う。

以下では、ステップＳ３０１で行う高周波ゲイン補償フィルタ処理について説明する。

図５に示す車両モデルについて、ピッチセンター５２から距離Ｈｓ離れたポイント５１のバネ上振動を抑制する車両振動抑制フィルタＨ_λは、上式（１４）にて表される。式（１４）で表される車両振動抑制フィルタＨ_λのゲイン線図を図９に示す。

ここで、式（１４）の高周波帯域のノルムは、次式（１５）で表される。

従って、式（１４）の高周波帯域のゲインは、次式（１６）で表される。

次に、次式（１７）で表されるフィルタＨ_λ’について考える。ただし、τ_Ａ＞τ_Ｂとする。

ここで、式（１７）で表されるフィルタＨ_λ’の逆系の高周波帯域のゲインが式（１６）で表される高周波帯域のゲインと等しくなるようにτ_Ａ、τ_Ｂを設定すると（次式（１８）参照）、式（１７）で表される線形フィルタＨ_λ’は、式（１４）で表される車両振動抑制フィルタＨ_λの高周波帯域のゲインを０［ｄＢ］に補正する高周波ゲイン補償フィルタとなる。すなわち、高周波ゲイン補償フィルタＨ_λ’のフィルタ特性は、式（１４）で表される車両振動抑制フィルタＨ_λの高周波ゲインに基づいて決定される。

バネ上振動の固有振動数ω_λは、次式（１９）で表される。

式（１７）中のτ_Ａについては、１／ω_λを基準として、シミュレーションや実験等を行うことにより、適切な値を設定する。τ_Ｂについては、設定したτ_Ａと式（１８）とにより、一意的に定まる。すなわち、線形フィルタＨ_λ’のフィルタ特性は、ピッチセンター５２から乗員の身体の一部までの距離Ｈｓに基づいて決定されることになる。

高周波ゲイン補償フィルタ処理では、第２のトルク指令値Ｔｍ２^＊に対して、式（１７）で表されるフィルタＨ_λ’を用いたフィルタリング処理を行う。

以上、第２の実施形態における電動車両の制振制御装置によれば、車両のピッチング運動に起因する車両振動を抑制するためのフィルタリング処理で用いるフィルタに対して、乗員の身体の一部の位置におけるバネ上振動の周波数よりも高い周波数帯域のゲインを低減する処理を行う。これにより、乗員下腹部周辺に発生する振動・ショックを低減することができ、また、第１の実施形態と同様に、乗員の身体の一部の位置において、車両のピッチング運動に起因する車両振動を効果的に抑制することができる。すなわち、乗員が感じるショックや不快な振動を抑えることができ、急加速時にも滑らかな加速を実現することができる。

特に、車両振動を抑制するためのフィルタリング処理が施されたモータトルク指令値に対して、線形フィルタを用いたフィルタリング処理を行うことによって、乗員の身体の一部の位置におけるバネ上振動の周波数よりも高い周波数帯域のゲインを低減する処理を行うので、アクセル操作、トルク変化等に応じて複雑な演算（初期化、条件判定、切替など）をする必要がない。

また、ピッチング運動の中央位置から乗員の身体の一部までの距離に基づいて、線形フィルタのフィルタ特性を決定するので、乗員ごとに適切な車両振動抑制制御を行うことができる。特に、線形フィルタのフィルタ特性は、ピッチング運動の中央位置から乗員の身体の一部までの距離に基づいたフィルタの高周波ゲインに基づいて決定するので、乗員ごとに適切な車両振動抑制制御を行うことができる。

＜第３の実施形態＞
第３の実施形態における電動車両の制振制御装置では、上述した車両振動抑制フィルタＨ_λに対して、ピッチセンター５２から距離Ｈｓ離れたポイント５１のバネ上振動の周波数よりも高い周波数帯域のゲインを０［ｄＢ］以下にする処理を行う。

第３の実施形態における電動車両の制振制御装置において、電動モータコントローラ２によって行われるモータ電流制御の処理の流れを示すフローチャートは、図８に示すフローチャートと同じである。ただし、図８に示すフローチャートのステップＳ２０３において、第２のトルク指令値Ｔｍ２^＊を設定した後、設定した第２のトルク指令値Ｔｍ２^＊に対して、基本目標トルク指令値である第１のトルク指令値Ｔｍ１^＊をリミット値とするリミット処理を施す。例えば、アクセル開度、基本目標トルク指令値の変化率が正であれば、第２のトルク指令値Ｔｍ２^＊に対して、第１のトルク指令値Ｔｍ１^＊を上限値とするリミット処理を施す。また、アクセル開度、基本目標トルク指令値の変化率が負であれば、第２のトルク指令値Ｔｍ２^＊に対して、第１のトルク指令値Ｔｍ１^＊を下限値とするリミット処理を施す。

以上、第３の実施形態における電動車両の制振制御装置によれば、車両のピッチング運動に起因する車両振動を抑制するためのフィルタリング処理で用いるフィルタＨ_λに対して、乗員の身体の一部の位置におけるバネ上振動の周波数よりも高い周波数帯域のゲインを０以下にする処理を行う。これにより、乗員下腹部周辺に発生する振動・ショックを低減することができ、また、第１の実施形態と同様に、乗員の身体の一部の位置において、車両のピッチング運動に起因する車両振動を効果的に抑制することができる。すなわち、乗員が感じるショックや不快な振動を抑えることができ、急加速時にも滑らかな加速を実現することができる。

第１〜第３の実施形態における電動車両の制振制御装置による制御結果について説明する。以下では、停車状態からの発進急加速において、トルク指令値をステップ的に増加させた場合の加速度の応答について、図１０を用いて説明する。

まず始めに、特開２００１−４５６１３号公報に記載の制御装置および特開２００３−９５６６号公報に記載の制御装置による制御結果の一例を図１０（ａ）に示す。図１０（ａ）では、上から順に、制振制御を行う前のトルク指令値の時間変化、制振制御を行った後のトルク指令値の時間変化、Ｇ変動を打ち消したいポイントの加速度の時間変化、乗員下腹部周辺の加速度の時間変化をそれぞれ示している。

停車状態から、時刻ｔ１でアクセルをステップ的に踏み込み、基本目標トルク指令値が急激に立ち上がった場合、駆動力伝達系の振動を抑制するための制振制御により、制振制御後のトルク指令値は、基本目標トルク指令値に対して駆動力伝達系の振動周波数成分を抑制したトルク指令値でモータを制御することになる。このとき、Ｇ変動を打ち消したいポイントの加速度は立ち上がり直後から時刻ｔ４にかけて１〜２Ｈｚ程度のバネ上振動が残っている。

続いて、第１の実施形態における電動車両の制振制御装置による制御結果の一例を図１０（ｂ）に示す。図１０（ａ）と同様に、上から順に、制振制御を行う前のトルク指令値の時間変化、制振制御を行った後のトルク指令値の時間変化、Ｇ変動を打ち消したいポイントの加速度の時間変化、乗員下腹部周辺の加速度の時間変化をそれぞれ示している。

図１０（ｂ）では、図１０（ａ）と同様に、停車状態から時刻ｔ１でアクセルをステップ的に踏み込み、基本目標トルク指令値が急激に立ち上がった場合の制御結果を示している。第１の実施形態における電動車両の制振制御装置では、ピッチング運動に起因する車両振動を抑制するためのフィルタ処理を行うことにより、従来例（図１０（ａ）参照）で見られていた１〜２Ｈｚ程度のバネ上振動は抑制される。

しかし、式（１４）で表される車両振動抑制フィルタＨ_λは、高周波帯域のゲイン特性が大きいため、時刻ｔ１で基本目標トルク指令値が急激に立ち上がった直後に、基本目標トルク指令値以上のトルク指令値が算出される。このとき、乗員下腹部周辺の加速度は、従来例と比較して応答性が速くなる反面、高周波成分によりオーバーシュートが発生する場合がある。このオーバーシュートが発生した場合、乗員は不快な振動・ショックを感じることになる。

図１０（ｃ）は、第２の実施形態における電動車両の制振制御装置による制御結果の一例を示す図である。図１０（ａ）と同様に、上から順に、制振制御を行う前のトルク指令値の時間変化、制振制御を行った後のトルク指令値の時間変化、Ｇ変動を打ち消したいポイントの加速度の時間変化、乗員下腹部周辺の加速度の時間変化をそれぞれ示している。

停車状態から時刻ｔ１でアクセルをステップ的に踏み込み、基本目標トルク指令値が急激に立ち上がった場合に、車両振動抑制フィルタ処理を行うことによって算出された第２のトルク指令値Ｔｍ２^＊に対して、上述した高周波ゲイン補償フィルタ処理を施す。これにより、第１の実施形態における電動車両の制振制御装置では発生する可能性があった乗員下腹部周辺のショックは低減し、さらに、従来例で見られていた１〜２Ｈｚ程度の振動も抑制されて、時刻ｔ２にはほぼ収束している。

図１０（ｄ）は、第３の実施形態における電動車両の制振制御装置による制御結果の一例を示す図である。図１０（ａ）と同様に、上から順に、制振制御を行う前のトルク指令値の時間変化、制振制御を行った後のトルク指令値の時間変化、Ｇ変動を打ち消したいポイントの加速度の時間変化、乗員下腹部周辺の加速度の時間変化をそれぞれ示している。

第３の実施形態における電動車両の制振制御装置では、第２のトルク指令値Ｔｍ２^＊に対して、基本目標トルク指令値である第１のトルク指令値Ｔｍ１^＊をリミット値とするリミット処理を施す。これにより、第２の実施形態における電動車両の制振制御装置と同様の効果を得ることができる。

本発明は、上述した各実施形態に限定されることはない。

２…電動モータコントローラ（車両振動抑制手段、モータトルク制御手段）
４…電動モータ
１０…距離センサ（距離検出手段）

Claims (12)

1. 車両情報に基づいてモータトルク指令値を設定し、駆動輪につながるモータのトルクを制御する機能を有する電動車両の制振制御装置において、
   モータトルク指令値に対して、車両のピッチング運動に起因する車両振動を抑制するためのフィルタリング処理を施す車両振動抑制手段と、
   前記車両振動を抑制するためのフィルタリング処理が施されたモータトルク指令値に従って、モータトルクを制御するモータトルク制御手段と、
   を備え、
   前記車両振動抑制手段は、前記ピッチング運動の中央位置から乗員の身体の一部までの距離に基づいたフィルタを用いて、前記フィルタリング処理を行う、
   ことを特徴とする電動車両の制振制御装置。
2. 請求項１に記載の電動車両の制振制御装置において、
   前記ピッチング運動の中央位置から乗員の身体の一部までの距離に基づいたフィルタは、前記乗員の身体の一部の位置において、前記車両のピッチング運動に起因する車両振動をモデル化したフィルタである、
   ことを特徴とする電動車両の制振制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の電動車両の制振制御装置において、
   前記車両振動を抑制するためのフィルタリング処理が施されたモータトルク指令値に対して、駆動軸のねじり振動を抑制するためのフィルタリング処理を施すねじり振動抑制手段をさらに備え、
   前記モータトルク制御手段は、前記駆動軸のねじり振動を抑制するためのフィルタリング処理が施されたモータトルク指令値に従って、モータトルクを制御する、
   ことを特徴とする電動車両の制振制御装置。
4. 請求項２に記載の電動車両の制振制御装置において、
   前記車両のピッチング運動に起因する車両振動をモデル化したフィルタの数式モデルから定常項を除去した、
   ことを特徴とする電動車両の制振制御装置。
5. 請求項１に記載の電動車両の制振制御装置において、
   前記車両振動抑制手段は、前記フィルタリング処理で用いるフィルタに対して、前記乗員の身体の一部の位置におけるバネ上振動の周波数よりも高い周波数帯域のゲインを低減する処理を行う、
   ことを特徴とする電動車両の制振制御装置。
6. 請求項５に記載の電動車両の制振制御装置において、
   前記車両振動抑制手段は、前記車両振動を抑制するためのフィルタリング処理が施されたモータトルク指令値に対して、線形フィルタを用いたフィルタリング処理を行うことによって、前記バネ上振動の周波数よりも高い周波数帯域のゲインを低減する処理を行う、
   ことを特徴とする電動車両の制振制御装置。
7. 請求項６に記載の電動車両の制振制御装置において、
   前記ピッチング運動の中央位置から乗員の身体の一部までの距離に基づいて、前記線形フィルタのフィルタ特性を決定する、
   ことを特徴とする電動車両の制振制御装置。
8. 請求項７に記載の電動車両の制振制御装置において、
   前記線形フィルタのフィルタ特性は、前記ピッチング運動の中央位置から乗員の身体の一部までの距離に基づいたフィルタの高周波ゲインに基づいて決定する、
   ことを特徴とする電動車両の制振制御装置。
9. 請求項５に記載の電動車両の制振制御装置において、
   前記車両振動抑制手段は、前記フィルタリング処理で用いるフィルタに対して、前記乗員の身体の一部の位置におけるバネ上振動の周波数よりも高い周波数帯域のゲインを０以下にする処理を行う、
   ことを特徴とする電動車両の制振制御装置。
10. 請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の電動車両の制振制御装置において、
    前記車両振動抑制手段は、乗員の体格に応じて、前記ピッチング運動の中央位置から乗員の身体の一部までの距離を設定する、
    ことを特徴とする電動車両の制振制御装置。
11. 請求項１０に記載の電動車両の制振制御装置において、
    前記ピッチング運動の中央位置から乗員の身体の一部までの距離を検出する距離検出手段をさらに備える、
    ことを特徴とする電動車両の制振制御装置。
12. 請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の電動車両の制振制御装置において、
    前記乗員の身体の一部は、三半規管である、
    ことを特徴とする電動車両の制振制御装置。

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